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功的教学设计


大方实验高中新课改教与学设计
教学内容 教 与 学 目 标 过程 与 方法 1.通过演示和事例,并同时通过启发式探究,使学生明白“功”的来历并掌握做功 的两个因素。 2.在推导过程中,通过猜想、从特殊到一般,再从一般到特殊的理论论证等方法培 养学生科学论证能力和推理能力。 1.通过分析日常现象,培养学生探究周围事物的习惯,培养学生学习物理的兴趣。 2.培育学生发表见解的

意识和与他人交流的愿望。 知识 与 技能 时间 2014-5-30 课型 新授 执教者 陈建国 1.知道功的概念,理解做功的两个必要因素。 2.掌握功的公式: ,明确公式中各个字母所代表的物理量,知道功的单位。 3.知道功是标量,理解正功和负功的含义,能正确判断正功和负功。

情感态度 与 价值观

教材分析 (注重与 高考考点 链接)

本节内容是在学习完能量之后,在初中学生已经学过,但与初中的内容有部分不同,功是能量转化的 量度,在后面的动能定理和机械能守恒定律中有主要应用,也是高考的考点之一。

教学重、 难点处 理方法

重点

在理解力对物体做功的两个要素的基 础上掌握功的概念及功的计算公式。

难点 1. 正功和负功的含义及如何判定各 个力做功的正负。 2.合外力做功的计算

处理 方法

由力的方向通过的距离来突出位移,举例说 明劳而无功的情况

处理 方法

通过力与位移夹角的余弦值和动力做功 和阻力做功来判断正负。

教学准备 (含课前 导学) 认真备课、熟悉教材、准备教具、了解学情、

教学方法

探究、讲授、讨论、练习

教 师 活 动 1、展示图片,让学生观察图片的共同点

学 生 活 动 1.观察图片,产生强烈的学 习愿望。明确今天的学习内容。

设计意图

2.让学生回忆和复习初中已学过 的功的概念。 各物体在力的作用下能量都发生了改变,思考为什么 物体的能量会发生变化?能量的变化又如何量度? 导入新课 2. 提问: 在初中的学习当中什么叫做力做功?功的两 个必要因素是什么? 力与物体在力的方向上通过的距离的乘积。 3.学生活动,判断是否做功 第一组:①手托着课本不动;②推讲台未推动;原因: 4.动手操作后并将操作过程用示 意图画在黑板上 有力没有运动。 第二组:①冰块在光滑冰面上惯性滑行;②手托课本 的平移,支持力是否做功。原因:力和运动不在一个 方向 第三组:①要求学 生动手将物理课本从桌子的一端移动到另外一端。② 请一学生将一桶水提起。③请一学生将有拉绳的小车 从左边拉至右边。 提示:学生可以采用不同的方法,如平推、上提、 斜拉等搬运方法达到搬运的目的。 5.思考问题。 7.提出问题:在上面几组实验里,你得到什么结论? 能否用高中所学的知识来重新概括功的概念呢? (一)功的概念 新课教学 1.提出问题:高中对功是怎样定义的呢? 1.思考老师提出的问题。 引导学生扩展:高中我们已学习了位移,所以做功的 两个要素我们可以认为是:作用在物体上的力。物体 在力的方向上发生的位移。 2. 强调力和物体在力的方向上发生一段位移, 是做功 的两个不可缺少的因素。 3. 想一想, 高中物理中功的概念与初中有什么不同? 即“位移”与“距离”有什么区别?“发生”跟“通 过”有什么差异? 2.在老师的引导思考, 回答问题。 培 养 善 于 思考的能 力。 3.分组讨论得出不同点:①高中 讲“位移”,初中讲“距离”。② 高中讲“发生”一段位移,初中讲 “通过”的距离。 3.回忆初中学过的功的两个必要 因素。 复习引入 巩固提高

当 堂 体 会,加深 记忆

4.引导学生分析后讲解:位移是矢量,距离是标量。 发生的一段位移并不要求物体非要沿着发生位移的 路径通过。 如人提水桶上坡, 提力对水桶做功。 人提水桶上坡 的运动可分解为水平方向,竖直方向两个分运动。提 力对作水平方向上分运动的水桶不做功,对作竖直方 4.通过分析、讨论、归纳,认识 向上分运动的水桶做功。 到做功的两个因素: ①作用在物体 用“发生一段位移”取代“通过的距离”不是简单 的更换词组,它使我们所学的功的概念更深刻、更严 密、更科学、更具普遍意义。 上的力。 ②物体在力的方向上发生 的位移。 善于观察 发现,总 结规律。

其实, 功这个概念是 19 世纪人们在广泛使用各种机械 时总结出来的。随着实践的发展和科学的进步,功的 概念也渐趋严密、科学、完善。我们学习功的概念也 应由浅入深, 由局部到一般。 在今天和往后的学习中, 我们是能体会到这一点的。 (适时地对学生进行科学史 观和认知规律的教育) (二)推导功的表达式 1.一个物体受到力的作用, 且在力的方向上移动了 一段位移,这时,我们就说这个力对物体做了功。 在初中学习功的概念时, 强调物体运动方向和力的 方向的一致性,如果力的方向与物体的运动方向不一 致呢?相反呢?力对物体做不做功?若做了功,又做 了多少功?怎样计算这些功呢?本节课我们来继续学 习有关功的知识,在初中的基础上进行扩展。 2. 如果力的方向与物体的运动方向一致, 该怎样计算 功呢? 展示问题一:物体 m 在水平力 F 的作用下水平向前行 驶的位移为 l,如图甲所示,求力 F 对物体所做的功。

1.思考老师提出的问题,根据功 的概念独立推导。 根据力 F 的作用 效果把 F 分解。

3.如果力的方向与物体的运动方向不一致, 而是成某 一角度,又该怎样计算功呢?

在问题二中, 由于物体所受力的方

展示问题二:物体 m 在与水平方向成α 角的力 F 的作 向与运动方向成一夹角α , 可沿两 用下,沿水平方向向前行驶的距离为 l,如图乙所示, 个方向分解: 即跟位移方向一致的 求力 F 对物体所做的功。 分力 F1,跟位移方向垂直的分力 F2,如图所示:

4.展示学生的推导结果,点评、总结,得出功的定义 式。 5.讲解:力 F 对物体所做的功等于力的大小、位移的 大小、力和位移夹角的余弦这三者的乘积。 即:W=FLcosα 或者应该写成 W=︱F︱︱L︱cosα

与初中作 比较,得 出规律。

W 表示力对物体所做的功, F 表示物体所受到的力的 大小,L 物体所发生的位移的大小,α 是力 F 方向和
位移方向之间的夹角。在 SI 制中,功的单位为焦。 1J=1N·m,1J 等于 1N 的力使物体在力的方向上发生 1m 的位移时所用的功。在用功的公式计算时,各量要 求统一采用国际单位制。 据做功的两个不可缺少的因素可 知:分力 F1 对物体所做的功等于 F1s。而分力 F2 的方向跟位移的方 向垂直, 物体在 F2 的方向上没有发 生位移, 所以分力 F2 所做的功等于 零。所以,力 F 所做的功 W=W1+ W2=W1=F1s=Fscosα 。 除此方法以外,还可将位移分解。 2.在教师的指导下进一步体会: ①公式中 F 为恒力, 可以是某一个 力也可以是几个力的合力, 但要求 这个合力也是恒力; ②计算时要明确哪个力对物体做 功; ③要计算功只要找恒力 F、l 和α 就可以了,做功与运动形式无关; ④l 为力 F 作用时物体所发生的位 移,不一定是力的方向上的位移; α 是 F 与 l 的夹角; ⑤功是标量、过程量、是力在空间 上的积累;

功的公式还可理解成在位移方向的分力与位移的 乘积,或力与位移在力的方向的分量的乘积。 6.对功的一般公式 W=FLcosα 是如何理解的? 问题二中若水平地面是光滑的或是粗糙的,各力做功 分别是多少?若物体匀速或加速运动,力 F 做功是多 少? ①公式中 F 为恒力,可以是某一个力也可以是几个力 的合力,但要求这个合力也是恒力; ②计算时要明确哪个力对物体做功; ③要计算功只要找恒力 F、 l 和α 就可以了, 做功与运 动形式无关; ④l 为力 F 作用时物体所发生的位移,不一定是力的 方向上的位移;α 是 F 与 l 的夹角; ⑤功是标量、过程量、是力在空间上的积累

2.阅读课文,理解正功和负功的 含义。回答老师的问题。

(三)正功和负功 1、 通过上边的学习, 我们已明确了力 F 和位移 l 之间 的夹角,并且知道了它的取值范围是0°≤α ≤ 180°。那么,在这个范围之内,cosα 可能大于 0, 可能等于 0, 还有可能小于 0, 从而得到功 W 也可能大 于 0、等于 0、小于 0。请学生上台画出各种情况下力 做功的示意图,并加以讨论。 2.根据学生画图情况,点评、学生进行总结填表。 3. 提出问题, 力对物体做正功或负功时有什么物理意 义呢?功是矢量还是标量?结合生活实际, 举例说明。 4.倾听学生回答,点评、总结。 在对功的意义认识的基础上, 指导学生讨论体会正 ③当π /2<α ≤π 时,cosα <0, 功的意义是:力对物体做功向物体提供能量,即受力 W<0。这表示力 F 对物体做负功。 物体获得了能量。 负功的意义是: 物体克服外力做功, 向外输出能量(以消耗自身的能量为代价),即负功表 示物体失去了能量。功是能量转化的量度。 5.也可以引导学生这样来理解正功和负功: ①功的正负表示是动力对物体做功还是阻力对物体做 功; 功的正负由力和位移之间的夹角决定,所以功的正负 决不表示方向,而只能说明做功的力对物体来说是动 力还是阻力。当力对物体做正功时,该力就对物体的 运动起推动作用;当力对物体做负功时,该力就对物 体运动起阻碍作用。功是标量,只有量值,没有方向。 ②功的正负是借以区别谁对谁做功的标志; ③引入天体椭圆运动进行形象说明。 从近日点到远日点,力与速度夹角成钝角,做正功; 从远日点到近日点,力与速度夹角为锐角,做负功。 (四)合力做功 1.刚才我们学习了一个力对物体所做功的求解方法, 1.认真审题,解决问题。 而物体所受到的力往往不只一个,那么,如何求解几 2.专心听老师分析讲解。 个力对物体所做的功呢? 2.例 1:一个质量 m=2kg 的物体,受到与水平方向成 3.在老师的指导下讨论得出:当 物体在几个力的共同作用下发生 一段位移时, 这几个力对物体所做 的功可以用下述方法求解: 1.认真阅读教材,思考老师的问 题。 ①当α =π /2 时,cosα =0,W=0。 力 F 和位移 s 的方向垂直时,力 F 不做功; ②当α <π /2 时,cosα >0,W> 0。这表示力 F 对物体做正功; 理解正负 功的来源 与含义。

30°角斜向上方的拉力 F1=100N, 在水平地面上移动的 距离 s=10m。物体与地面间的滑动摩擦力 F2=40N。① 求拉力 F1、摩擦力 F2、重力及支持力做功?②物体所 受的总功。 抽几名学生在黑板上演示解题过程,点评总结。 3.进一步解析:物体受到拉力 F1、滑动摩擦力 F2、重 力 G、支持力 F3 的作用。重力和支持力不做功,因为 它们和位移的夹角为 90°;F1 所做的功为:W1=F1scos α ,滑动摩擦力 F2 所做的功为:W2=F2scos180°=-F2s。 各个力对物体所做功的代数和为 W =(F1cosα -F2)s 根据正交分解法求得物体所受的合力 F=F1cosα -F2 合力方向向右, 与位移同向; 合力所做的功为: W=Fscos α =(F1cosα -F2)s (1)求出各个力所做的功,则总 功等于各个力所做功的代数和;

理解总功 的两种求 (2)求出各个力的合力,则总功 等于合力所做的功 法

4. 强调: 在求合力功的时候一定要分析清楚所有做功 的外力是否在同一过程中。 5.课本 59 页做一做: 证明: 几个力对一个物体做功的 认真审题,解答,并阐述自己的解 代数和,等于这几个力的合力对这个物体所做的功。 题方法。 例 2:如图所示,利用斜面从货车上卸货,每包货物 的质量 m = 100kg,斜面倾斜角 α = 37°,斜面的长 度 l = 1.5m,货物与斜面间的动摩擦因素 μ = 0.2, 求货物从斜面顶端滑到底端的过程中受到的各个力所 2 做的功、 外力做的总功以及合外力做的功。 取 10m/s , sin37=0.6)

例 3:如上图中,若物体位于光滑水面、斜面位于光 滑的水平地面上,从地面上看,物体沿斜面下滑的过 程中,斜面对物体的支持力对物体做功吗? 1.引导学生在交流的基础上小结本节内容。 2. 让学生概括总结本节的内容。 请一个同学到黑板上 总结,其他同学在笔记本上总结,然后请同学评价黑 板上的小结内容。 3.总结课堂内容,培养学生概括总结能力。 课堂小结 1.功的概念:作用在物体上的力,使物体在力的方向 上发生一段位移,则这个力对物体做了功。力和在力 的方向上发生一段位移是做功的两个必要因素。 2. 功的公式: W=︱F︱︱L︱cosα , 在国际单位制中, 当 堂 检 测,加深 认真总结概括本节内容, 比较黑板 上的小结和自己的小结, 并补充完 整。 记忆。

功的单位是焦耳,1J=1N·m。 3.功的正负:(表格) ①当 0≤α <π /2 时,力对物体做正功 ②当π /2<α ≤π 时,力对物体做负功 ③当α =π /2 时,力对物体不做功 4,合力的功 合外力做的功等于各分力做功的代数和。

板书设计 7.2 功 一、功的概念 二、功的正负 三、总功的求法

课后反思:本节课内容含量较大,所以该安排成两课时来完成,在讲到正负功的含义时,应举例来加以说明,让学 生得到体会,每个知识点应该加以适应的练习来巩固。


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